FAGLIGT STOF
16
N å r sy n e t LAVER FEJL En eksotisk fejl i vores syn afslører, hvordan vi ser ting - og hvorfor vi ikke kan læse ud af øjenkrogen Af Jan Skøt
Det er den naturligste ting i verden, og du gør det tusinder af gange hver dag. Dit syn danner et indtryk af alle de genstande, du ser. Synet gør det af sig selv og tilsyneladende uden den mindste anstrengelse. Men videnskaben har haft virkelig svært ved at forklare, hvordan det kan lade sig gøre. Et af de helt store mysterier er det, man kalder integration. Når du læser bogstaverne på denne side, får din hjerne en strøm af nerveimpulser om noget hvidt og noget sort. Men hvordan danner hjernen bogstaverne - og hvorfor bliver de ikke blandet sammen? Bogstaver er endda den letteste opgave, fordi de har en simpel form og stor kontrast. De ting, vi kigger på til daglig, er som regel meget mere indviklede. De har ikke klare konturer og ensartede farver, men er snarere et spil af skygger, farver og overgange. Så det er indviklet at forklare, hvordan vi ser. Det er næppe tilfældigt, at det tilsyneladende er næsten lige så svært at lære robotter at se, som det er at lære dem at tænke. Men professor Denis Pelli og hans kolleger har lavet en række forsøg, som fortæller noget helt centralt om, hvordan vores syn fungerer. Pelli er professor i psykologi og neurologi ved New York Universitet, hvor han har studeret synet i 26 år. På det seneste har han fået et gennembrud i studiet af et specielt fænomen, som kaldes crowding. Crowding er et særtilfælde, hvor vores syn laver en pudsig fejl. Det har været kendt siden 1923, hvor den tyske forsker Wilhelm Korte beskrev det. Man har mest været opmærksom på det omkring bogstaver, fordi det kan være meget tydeligt ved bestemte læsevanskeligheder, men crowding kan optræde med alle objekter. Hvis du ser på figur 1, kan du med egne øjne opleve, hvordan crowding virker. Figuren giver en fornemmelse af, hvordan vi ville se, hvis vores syn ikke kunne
integrere de enkelte dele af det sete til en helhed. Når vi kigger på A’erne til venstre, kan vi uden problem ser fire A’er. Men blandingen af A’er og B’er til højre gør vores syn forvirret. I stedet for hele bogstaver, ser vi en mystisk suppe af buer og skråstreger, som vi ikke danner nogen særlig god mening af. Det virker fornuftigt at formode, at hvis vores syn ikke var i stand til at skelne forskellige objekter fra hinanden, så ville alt, hvad vi så, have den samme uklare forvirring som gruppen af A’er og B’er.
For at se crowding i denne tegning, skal du fokusere på krydset i midten. I periferien af dit syn vil du til venstre stadig kunne se de fire A’er, selvom de måske er lidt uklare. Til højre derimod vil du hverken kunne se A’er eller B’er, men i stedet en hybrid blanding, som er hverken er det ene eller det andet. I øvrigt er det sådan, at hvis du dækker de tre af bogstaverne i blokken med A og B, vil du straks se det fjerde bogstav klart.
Crowding er et mystisk fænomen, fordi det passer dårligt med den generelle konsensus om, hvordan vi ser. Her taler man om såkaldt feature detection altså egenskabs opdagelse. Man går ud fra, at hver egenskab ved for eksempel et bogstav bliver Aopdaget@ af en enkelt neuron eller en lille gruppe neuroner (Ingeniøren har tidligere bragt et interview med Rüdiger von der Heydt, der fortæller, hvordan dette kan lade sig gøre. Han har bevist, hvordan enkelte neuroner i synet hos aber kan afgøre forskellen mellem forgrund og baggrund). Sådanne egenskaber kunne for bogstavet B være sort, bue, kant, ende, deltaform og så videre. Altså de enkelte dele af bogstavet, som til sammen beskriver det. De forskellige egenskaber bliver så på en
eller anden måde koblet sammen i hjernen til et helt billede af et B. Hvordan de bliver koblet sammen, og hvordan hjernen undgår at koble de forkerte ting sammen, har imidlertid været en hård nød at knække. Denis Pelli mener, at flere forskere helt tilbage til 1935 har forstået crowding korrekt, men at forståelsen var så meget imod deres intuitive forståelse af synet, at de ikke kunne acceptere og formulere deres indsigt. Nogle af problemerne med crowding er: Hvordan kan det være, at vi kan se A’erne til venstre, men ikke kombinationen af A’er og B’er til højre, selvom de har præcis samme størrelse og placering? Hvordan kan B’erne forstyrre, så vi ikke kan se A’erne, selvom de ikke dækker noget og ikke en gang står tæt ved? Hvorfor kan vi næsten se bogstaverne, og hvorfor bliver de blandet på denne underlige måde? Og hvorfor bryder synet sammen på så speciel en måde under disse særlige betingelser? Det interessante ved crowding er, at det modsiger vores intuitive idé om, hvordan vi ser noget. Vores fornemmelse er, at synet kan opdage grænserne for et bogstav og på den måde forstå alt det sorte indenfor grænserne som en helhed men det passer ikke med crowding. -Det er som om oplysninger om form kommer fra et område af en anden størrelse end oplysningerne om placering - forklarer Pelli. Det kunne tyde på to ting: At det vi normalt opfatter som et objekt, måske bare er et løst bundt af egenskaber, som lettere kan bringes i uorden, end vi ellers tror. For det andet synes der er at være en forskel på simple egenskaber, som farve eller placering, og mere komplekse egenskaber som form. De simple egenskaber, er dem, vi ser med en enkelt feature detektor, mens de komplekse egen-
Crowding har længe været set som en underafdeling af et andet fænomen ved navn masking - maskning på dansk. Maskning er et fænomen, der har en del til fælles med camouflage. Det handler simpelthen om, at hvis man placerer noget andet i nærheden af eller hen over det, man ønsker at se, så bliver det vanskeligere eller umuligt at se. Figur 2 og 3 viser nogle af de forskellige måder man kan lave maske på. Hver for sig påvirker de, hvor godt vi kan se bogstavet.
måde, vi kan spare plads ved at komprimere et billede mod at miste nogle detaljer. Men det betyder, at synet ikke kan vælge et integrationsfelt, der er lille nok til at indeholde et enkelt af de fire bogstaver i figur 1. I stedet vælger det et felt, der dækker alle fire bogstaver og forsøger at integrere de fire bogstaver i hinanden - og får volapyk ud a det. Beskrivelsen af integrationsfelterne er langt fra hele vejen til at forstå, hvordan vores syn virker. Der er for eksempel stadig problemet med, hvordan synet vælger den rigtige
Teksten i det store billede er et forsøg, hvor Pelli har forsøgt at undersøge, om vi genkender ordbilleder eller kun bogstavbilleder. Ned ad siden falder frekvensen af støjen og det viser sig, at støjen næsten kun generer, når den har samme frekvens som bogstaverne. Altså læser vi kun bogstaverne, vi ser ikke ordbilleder - eller måske er det korrekt at sige, at vi bruger et integrationsfelt på størrelse med bogstaver, ikke på størrelse med ord.
eller indtryk er forandret af masken. I crowding derimod ser man altid bogstaverne, men de er typisk en blanding af bogstavet og masken. En anden stor forskel er, at ved maskning skal masken været meget tæt på eller overlappe bogstavet. Ved crowding kan der være meget større afstand mellem bogstaver og maske, alligevel man får tydelig crowding.
De maskede bogstaver er eksempler på forskellige typer af masker, som man bruger i synseksperimenter.
Det karakteristiske for maskning er, at man får sværere ved at skelne bogstavet eller i nogle tilfælde overhovedet ikke kan se det - det gælder både i det perifere syn og det centrale syn. Pelli lavede en lang serie af forsøg for at finde ud af, hvilken særlig udgave af maskning crowding var. Forsøgene var af samme type, som vises i figur 4. Undervejs i forsøget fandt han ud af, at crowding faktisk er væsentligt anderledes end maskning. En af de vigtigste afvigelser er, at i crowding forsvinder der aldrig noget. Forsvinder betyder her, at en feature detektor ikke bliver udløst. Detektoren for buen i B kan for eksempel undgå at blive udløst, hvis det visu
Hvorfor gør synet noget så dumt, som at blande A’er og B’er, når det faktisk tydeligt har opfattet begge dele? - spørger Denis Pelli. Hans forklaring er den hypotese, som øger vores forståelse af, hvordan vores syn virker. Pelli tror, at vores syn arbejder med såkaldte integrationsfelter. Det er en slags rammer, som synet lægger ned over det sete, så alt indenfor integrationsfeltet bliver set som ét objekt. I den centrale del af synet kan det vælge størrelsen af disse integrationsfelter næsten frit, derfor oplever vi ikke crowding. Men i periferien af synet forøges den mindst mulige størrelse af integrationsfeltet, så synet kun kan vælge mellem større felter. Det skyldes sandsynligvis både, at der er færre synsceller pr. areal synsfelt, og at hjernen forsøger at spare på sin opmærksomhed. Ved at bruge færre nerveceller på at analysere et udsnit af billedet kan synet spare opmærksomhed. Det er næsten analogt til den
En forsøgsopstilling til Pellis forsøg. Billedet bliver vist på en computerskærm, og forsøgspersonerne skal fokusere på den lille sorte firkant. De to lyse bogstaver er masken, mens det mørkere R er det bogstav, der skal genkendes. Eccentricity er hvor langt ude i periferien af synet, bogstaver står, og spacing er afstanden mellem bogstaverne. Ved at variere blandt andet eccentricitet og spacing kom Pelli frem til dels nogle meget præcise definitioner på, hvornår crowding optræder, og dels nogle tydelige forskelle til almindelig maskning. Blandt andet at crowding optræder ved meget større afstand mellem bogstaverne end maskning, og at crowding øges jo længere man kommer ud i periferien af synet.
størrelse på integrationsfeltet. Men det er et stykke på vejen og måske vil det være muligt at forstå hele synet snart?: - Det er jeg alt for ung til at svare på - siger Denis Pelli grinende (han er 52) - men vi gør væsentlige fremskridt i øjeblikket. Det føles som om, vi bare skal strække vores forståelse nogle centimeter længere. Men det er også tænkeligt, at det her slet ikke fører hele vejen. Umiddelbart har Pelli tænkt sig at bruge den nye indsigt til forskning i ordblindhed. Ordblindhed og crowding har visse lighedspunkter, som måske kan give et gennembrud i forståelsen af, hvad ordblindhed er, og hvordan man kan håndtere det. Læs mere om Denis Pellis forskning her: www.psych.nyu.edu/pelli Eller læs mere om synet hos Journal of Vision: www.journalofvision.org
FAGLIGT STOF
skaber kræver integration af flere forskellige feature detektorer. Ved crowding ser vi stadig de simple egenskaber, mens de komplekse egenskaber bliver rodet sammen.
17